A differenza di un altro tipo di robot o sistema multiasse.

Innanzitutto, un sistema cartesiano è un sistema che si muove lungo tre assi ortogonali — X, Y e Z — secondo le coordinate cartesiane. (Va tuttavia notato che un asse rotante — sotto forma di effettore finale o di utensile terminale del braccio — è talvolta incluso sull'asse più esterno di un robot cartesiano.)

Ciò che rende un robot cartesiano tale è il fatto che gli assi eseguono un movimento coordinato, tramite un controllore di movimento comune.

Gli assi di un robot cartesiano sono costituiti da un qualche tipo di attuatore lineare, che può essere acquistato come sistema preassemblato da un produttore oppure realizzato su misura dall'OEM o dall'utente finale a partire da guide lineari e componenti di azionamento.

Semplice, vero?

La norma ISO 8373:2012 definisce un robot industriale come:

Manipolatore multifunzione, riprogrammabile e a controllo automatico, programmabile su tre o più assi, che può essere fisso o mobile per l'impiego in applicazioni di automazione industriale.

Non tutti i sistemi lineari che operano sugli assi XY o XYZ sono robot cartesiani. Un'eccezione degna di nota è rappresentata da un tipo di robot che utilizza due assi di base (X) in parallelo. Questa configurazione — 2X-Y o 2X-YZ, ad esempio — fa sì che il robot esca dalla categoria dei robot cartesiani e rientri in quella dei robot a portale.

La differenza principale tra robot a portale e robot cartesiani risiede nel fatto che un robot cartesiano utilizza un attuatore lineare su ciascun asse, mentre un robot a portale è sempre costruito con due assi di base (X), con il secondo asse (Y) che li sovrappone. Questa configurazione impedisce che il secondo asse sia a sbalzo (maggiori dettagli in seguito) e consente ai robot a portale di avere corse molto più lunghe – e in molti casi, carichi utili maggiori – rispetto ai robot cartesiani.

Il secondo tipo di sistema lineare multiasse che non rientra nella definizione di robot cartesiano è la tavola XY. La differenza tra robot cartesiani e tavole XY risiede nella configurazione di montaggio e di carico. In un robot cartesiano, il secondo o il terzo asse (Y o Z) è a sbalzo, essendo supportato solo a un'estremità dall'asse sottostante. Inoltre, il carico sull'asse esterno è generalmente a sbalzo rispetto a tale asse.

Questa configurazione crea non solo un momento flettente sull'asse esterno, dovuto al carico applicato, ma anche un momento flettente significativo sull'asse di supporto, a causa dell'effetto combinato del carico applicato e dell'asse esterno. La configurazione di montaggio e carico limita la capacità di carico dei robot cartesiani ed è un fattore primario nel determinare la lunghezza massima della corsa per l'asse esterno (a sbalzo).

Al contrario, i tavoli XY sono costituiti da due assi centrati uno sopra l'altro, spesso con corse di lunghezza simile. Inoltre, il carico è generalmente centrato sull'asse Y. Questa configurazione degli assi e il posizionamento del carico comportano un carico a sbalzo molto ridotto su entrambi gli assi (e spesso nessun carico a sbalzo sull'asse Y).

I robot cartesiani presentano alcune sovrapposizioni con i robot SCARA e a 6 assi (articolati) in termini di specifiche tecniche e possono essere impiegati in alcune delle stesse applicazioni, ma offrono diversi vantaggi rispetto ai tipi SCARA e a 6 assi. Innanzitutto, i robot cartesiani forniscono un'area di lavoro rettangolare in cui una percentuale significativa della superficie di appoggio del robot viene utilizzata come area di lavoro attiva. I robot SCARA e a 6 assi, d'altro canto, hanno aree di lavoro circolari o ovali che spesso si traducono in molto spazio morto (inutilizzato), soprattutto quando la corsa richiesta, o lo sbraccio, è molto lungo.

I robot cartesiani possono essere costruiti praticamente con qualsiasi tipo di attuatore lineare e con una varietà di meccanismi di azionamento: cinghia, vite a ricircolo di sfere o a vite senza fine, attuatore pneumatico o motore lineare. (Si noti che sono possibili anche azionamenti a cremagliera e pignone, ma sono più comunemente utilizzati nei sistemi a portale con corse molto lunghe). Ciò significa che possono, e spesso lo fanno, avere una precisione di posizionamento e una ripetibilità migliori rispetto ai robot SCARA e a 6 assi. I robot cartesiani hanno anche il vantaggio di essere più facili da usare in termini di programmazione perché la loro cinematica è più semplice (tre assi cartesiani, anziché più assi di rotazione).

Fino a poco tempo fa, i robot cartesiani preassemblati erano rari, e la maggior parte delle unità veniva realizzata su misura da un produttore OEM, un integratore di robot o persino dall'utente finale. Ora, tuttavia, molti produttori di attuatori lineari offrono anche sistemi cartesiani preconfigurati e preassemblati, con una miriade di opzioni per soddisfare i requisiti comuni di corsa, carico utile, velocità e precisione. Anche i produttori di robot tradizionali a 6 assi e SCARA si stanno adeguando, riconoscendo che per molte applicazioni di automazione industriale e assemblaggio, i robot cartesiani offrono un miglior compromesso tra capacità di carico e ingombro rispetto ai progetti SCARA e a 6 assi.